资源简介

课
时
教
案
第
10
单元
第
1
案
总第
6
案
课题：
§10.1.1
电势能和电势—电势能
【教学目标与核心素养】
1．理解静电力做功的特点，会计算电场力做的功
2．掌握电势能的概念，根据定义能简单计算电势能
3．掌握静电力做功与电势能变化之间的关系
4．通过理论探究，培养学生分析问题解决问题的能力
5．通过研究问题，使学生能掌握分析问题时抓住主要矛盾，忽略次要因素的方法
【教学重点】
1．电势能的理解
2．静电力做功的特点，静电力做功与电势能变化的关系
【教学难点】
1．静电力做功与电势能变化的关系
【教学过程】
复习引入：
⑴重力做功的特点
⑵重力做功与重力势能的关系
通过前面的学习我们知道，电荷在电场中会受到力的作用，所以电场强度是反映电场力的性质的物理量，从本节开始我们将从另外的角度进一步研究电场—能的角度。
阅读教材P26思考与讨论
如图，一个质量为m的物体在地面某位置所受的重力是一
定的，不管它怎样运动，其所受重力的大小都等于mg，方向竖直向下；一个带正电的电荷量为
q的试探电荷在匀强电场中某位置所受的静电力也是一定的，不管它怎样运动，其所受静电力的大小都等于qE，
方向跟电场强度E的方向相同。
重力做功具有跟路径无关的特点，静电力做功是否
也具有这一特点？
一、静电力做功的特点
如图所示试探电荷在电场强度为E的匀强电场中沿不同的路径从A移动到B点，计算这几种情况下静电力对电荷做的功。
⑴q沿直线从A到B静电力所做的功
⑵q沿折线从A到M、从M到B静电力所做的功
⑶q沿任意曲线从A到B静电力所做的功
总结：A→B
无论沿什么路径，静电力做的功只与电荷的起始位置与终止位置有关，即：W=qE·=qEd
（要强调d的含义）
电场力做功特点：静电力做的功与电荷经过的路径无关，只与电荷的起始位置和终止位置有关（学生要理解两个位置的含义，即只与初末位置间的电势差有关）。
注：这个结论虽然是从匀强电场中推导出来的，但是可以证明，对于非匀强电场也是适用的。
例：带电粒子运动一周又回到A点，电场力做的功？
例：带电粒子从A移动到B点，电场力做的功？
重力做功与静电力做功的比较
重力做功
电场力做功
相似点
重力对物体做正功，物体的重力势能减小；重力对物体做负功，物体的重力势能增加。其数值与路径无关，只与始末位置有关。
电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小；电场力对电荷做负功，电荷的电势能增加。其数值与路径无关，只与始末位置有关。
不同点
重力做功的正、负比较容易判断，例如：物体上升，重力做负功。
由于存在两种电荷，电场力做功和重力做功有很大的差异。例如：同一电场中沿同一方向移动正电荷与移动负电荷，电荷的电势能的变化是相反的，电场力做功的正负也是相反的。
应用
由重力做功的特点引入重力势能
由电场做功的特点引入电势能
二、电势能（
Ep
）
我们知道，功和能量的变化密切相关。静电力做功具有跟重力做功一样的特点，即静电力做功的多少与路径无关，只与电荷在电场中的始、末位置有关。电荷在电场中也具有势能，这种势能叫做电势能。以符号Ep表示。
1．定义：电荷在电场中受到电场力而具有的与位置有关的势能叫做电势能。
2．单位：焦耳
符号“J”
电子伏“eV”
3．性质
⑴相对性：电势能是相对的，与零电势能面有关，通常规定大地或无穷远处电势能为零。
⑵标量性：电势能是标量，有正负，正负表大小，
⑶系统性：电势能由电荷和电场共有，（系统性）
三、静电力做功与电势能变化的关系
⑴正电荷：沿着电场线方向，静电力做
功，电势能
。逆着电场线方向，静电力做
功，电势能
。
静电力做负功也称为克服静电力做功。
⑵负电荷：如果移动的是负电荷呢？（在初末位置固定的情况下，移动正电荷和负电荷是不同的，学生结合移动正电荷和电场力方向的关系进行分析，教师点评反馈。）
即：静电力对电荷做正功，电荷的电势能减少，减少的电势能等于静电力做的功。（分正负电荷两种情况）
静电力对电荷做负功，电荷的电势能增加，增加的电势能等于电荷克服静电力做的功。（分正负电荷两种情况）
结论：静电力做功是电荷电势能变化的量度，静电力做了多少功，电势能就发生多少变化。
关系式：WAB
=
EpA-
EpB=
-ΔEp
①
如果只有静电力做功，减少的电势能全部转化为动能，可得：
②
联立①②得:
，即电势能与动能之和保持不变。
如果除电场力做功之外还有重力做功，则有：
③
由①②③得：
即：在只有重力、电场力做功的情况下，电势能与机械能之和保持不变。
例1.在场强E=1000N/C的匀强电场中，点电荷q=+2×10-3C从A点移动到B点，再移动到C，已知AB间距离l1=2m，BC间距离l2=1m，AB与电场线平行，AB与BC间夹角为60°，如图所示。
则：电荷从A移动到B，再从B移动到C的过程中，静电力分别做了多少功？电荷的电势能如何变化？
3.EP的计算：
引：静电力做的功只能决定在某过程中电势能的变化量，而不能决定电荷在电场中某点电势能的数值，能否求出某点的电势能？
（必需选择零势能位置）
若规定电场中某点电荷的电势能为零，则电荷在某点的电势能，等于把它从该点移动到零势能位置时静电力做的功。
通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为0，
或把电荷在大地表面的电势能规定为0。
例：规定B点电势能为零，则A点的电势能表示为：
电势能与重力势能的比较
重力势能
电势能
重力做功路径无关，只与始末位置有关，引入重力势能
电场力做功路径无关，只与始末位置有关，引入电势能
重力做功是重力势能转化为其他形式的能的量度
电场力做功是电势能转化为其他形式的能的量度
WG
=
mghA-mghB=
-ΔEp
WAB
=
EpA-
EpB=
-ΔEp
重力势能的数值具有相对性，可以是正值，也可以是负值
电势能的数值具有相对性，可以是正值，也可以是负值
重力势能属于物体和重力场组成的系统
电势能属于电荷和电场组成的系统
总结：
⑴如何求静电力的功？
①W=qEd
②WAB
=
EpA-
EpB
⑵如何判断电荷电势能的增减？
（据电场力做功）
⑶如何求电荷在某点的电势能？
EpA
=WAB
（EpB=0）
小结：
作业：课
时
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案
第
10
单元
第
2
案
总第
7
案
课题：
§10.1.2
电势能和电势—电势
【教学目标与核心素养】
1．理解电势，知道电势是描述电场能的性质的物理量
2．理解电势和电势能的关系
3．知道等势面及特点，通过等势面的学习提高学生的对美的欣赏能力
【教学重点】
1．电势的理解
2．等势面的特点
【教学难点】
1．电势的理解
2．等势面的应用
【教学过程】
复习引入：
①什么是电势能？
②电场力做功特点？
③电场力做功与电势能的关系是什么？
电荷在电场中具有电势能，我们能否用电势能描述电场能的性质呢？
如图：
不同电荷在电场中同一点电势能不同，不同电荷在电场中不同点电势能也可能是相同的。所以电势能不能描述电场能的性质。
分析：匀强电场中，规定O点电势能为零，则从A点到O点：
与q成正比，为定值，对电场中的同一点，EP与q的比值是不变的；电场中的不同点l与可以不同，故可以不同。所以反映了电场的能的性质，由电场决定，与q无关。该比值我们定义为电势。
一、电势
1．定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，叫做这一点的电势，以φ表示。
2．定义式：φ
=
由表达式可得：电场中某点的电势数值上等于单位正电荷由该点移到零势能点电场力做的功。（单位正电荷在该点的电势能）
（变式求电势能公式，电势越高，正电荷电势能越大；电势越低，负电荷的电势能越大）
3．性质
①电势是标量，有大小没有方向。
②电势具有相对性，某点的电势大小与零电势点的选择有关，常取无穷远或大地电势为零。电场中各点的电势可以是正值，也可是是负值，正负表大小。（分析原因）正电荷的电场，负电荷的电场，等量同种、异种电荷电场的电势分析。
4．单位：V
（1V=1J/C）
1V的意义：若电量为1C的电荷在电场中某点的电势能为1J，则这一点的电势为1V。
5．物理意义：描述电场能的性质的物理量
6．在电场中沿电场线方向移动一个正电荷，电场力做正功，EP减小，由φ
=可得：φ减小，故得：
电场线的方向就是电势降落最快的方向
（沿电场线方向移动负电荷，电场力做负功，EP增加）
比较：场强与电势
①二者无必然联系，场强为零的地方，电势不一定为零，场强大的地方电势不一定高②电势为零的地方，场强不一定为零，电势高处场强不一定大。
例1.将带电量为6×10-6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了3×10-5J的功，再从B移到C，电场力做了1.2×10-5J的功，则：
⑴电荷从A移到B，再从B移到C的过程中电势能共改变了多少？
⑵如果规定A点的电势能为零，则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少？它们的电势分为多少？
⑶如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点和C点的电势能分别为多少？它们的电势分为多少？
例2.如何根据试探电荷的电势能来判断电场中两点电势的高低？
⑴+q在A点的电势能比在B点的大，A、B两点哪点电势高？
⑵-q在C点的电势能比在D点的大，C、D两点哪点电势高？
⑶+q在M点的电势能为负值，-q在N点的电势能是负值，M、N两点哪点电势高？
3.如何根据电场线来判断电场中两点电势的高低？
⑴M、N是同一条电场线上的两点，哪点电势高？
⑵M、P是同一电场中不在同一条电场线上的两点，
哪点电势高？
结论：带电粒子仅在电场力作用下由静止运动，不一定由电势高处向电势低处运动，而一定由电势能大处向电势能小处移动。
小结：
作业：

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